Diseño para el mejoramiento y ampliación del canal de

RESUMEN:El proyecto denominado “Diseño para el mejoramiento y ampliación del canal de irrigación entre los caseríos de Orocullay y sector alto de la Yeguada, distrito de Mollepata, provincia de Santiago de Chuco – La Libertad”, tiene como objetivo determinar los criterios técnicos para el diseño del mejoramiento y ampliación del canal de irrigación; teniendo en cuenta que, en nuestro país el agua es un recurso natural renovable. Es por este motivo que se buscó diseñar principalmente cuatro captaciones que se encuentran en muy mal estado, por ser inadecuada; mediante palos, piedras, hiervas, y otros. Dos de las captaciones principales pertenecen al rio Huayoy y las dos captaciones secundarias pertenecen a la quebrada purpuro y la soledad. Por otro lado, se buscó diseñar una línea de conducción con cámaras de inspección y cámaras rompe presión para la primera captación que se encuentra a 3843.23 msnm, en donde existe una fuerte pendiente de 35%. En la segunda captación el agua se deriva por un canal de concreto amado de 0.60x0.50 m, lo cual en la parte inicial del canal existe grietas y fisura en la estructura, por esta razón fue necesario diseñar un canal de derivación de la captación hasta el canal existente de concreto armado. La unión de las dos captaciones principales se da en la cota 3031.16 msnm, es allí donde se diseñó un pase aéreo, para permitir la conducción de los caudales provenientes de las captaciones principales, posteriormente se diseñaron las dos captaciones secundarias conjuntamente con su canal derivación y finalmente se diseñó un canal principal de 0.60x0.55m con una longitud de 3,575 m conduciendo un caudal de 450 litros por segundo, este dato se obtuvo mediante el estudio hidrológico en función a la área hacer irrigada, asi mismo cabe señalar que se diseñaron obras complementarias como son la caídas verticales y rápidas en las zonas donde existe un fuerte desnivel, tambien se diseñaron obras de artes y tomas laterales. Por consiguiente, la topografía de la zona es semi ondulada, el estudio de suelos es predominante según la clasificación SUCS es de grava mal graduada con arena, la clasificación AASHTO es de un material granular con fragmentos de roca, grava y arena. Finalmente concluye que el diseño planteado beneficiara a 230.79 hectáreas de cultivo y a la misma vez cumple con las normas técnicas y El

costo referencial de inversión asciende a S/. 5,317,716.93. | Palabras claves: Infraestructura Lineal, diseño lineal, canal de riego.

ABSTRACT:The project called "Design for the improvement and expansion of the irrigation channel between the villages of Orocullay and high sector of the Yeguada, district of Mollepata, province of Santiago de Chuco - La Libertad", aims to determine the technical criteria for design of the improvement and expansion of the irrigation channel; taking into account that, in our country, water is a renewable natural resource. It is for this reason that it was sought to design mainly four catchments that are in very poor condition, being captured in an inappropriate manner by sticks, stones, herbs, etc. Two of the main deposits belong to the Huayoy River and the two secondary deposits belong to the purple river and the solitude. On the other hand, we sought to design a line of conduction with inspection cameras and pressure break cameras for the first catchment that is at 3843.23 meters above sea level, where there is a steep slope of 35%. In the second catchment the water is drilled by a beloved concrete channel of 0.60x0.50 m, which in the initial part of the channel there are cracks and fissures in the structure, for this reason it was necessary to design a channel for diversion of the catchment to the existing channel of reinforced concrete. The junction of the two main catchments is at 3031.16 meters above sea level, where an air pass was designed, to allow the flow of the main streams to be conducted, then the two secondary captures were designed together with their bypass channel and finally a main channel of 0.60x0.55m with a length of 3.575 m was designed, driving a flow of 450 liters per second, this data was obtained through the hydrological study depending on the irrigated area, it is also worth mentioning that works were designed complementary as are the vertical and rapid falls in areas where there is a steep slope, also designed arts and lateral shots. Therefore, the topography of the area is semi-un-dulated, the study of soils is predominant according to the SUCS classification is gravel poorly graded with sand, the classification AASHTO is a granular material with fragments of rock, gravel and sand. Finally, it concludes that the proposed design will benefit 230.79 hectares of cultivation and at the same time complies with the technical standards and the referential cost of investment amounts to S /. 5,317,716.93.

Key words: Linear infrastructure, linear design, channel of irrigation

Yorbi Eber Rodriguez Castillo1

1 Universidad César Vallejo - Estudiante de Ingeniería Civil. E-mail: [email protected]

Diseño para el mejoramiento y ampliación del canal de irrigación entre los caseríos de Orocullay y Sector Alto de la Yeguada, distrito de Mollepata,

provincia de Santiago de Chuco – La Libertad.Diseño para el mejoramiento y ampliación del canal de irrigación entre los caseríos de Orocullay y

Sector Alto de la Yeguada, distrito de Mollepata, provincia de Santiago de Chuco – La Libertad.

ISSN 2518-2196 ( DIGITAL)

Yorbi Eber Rodriguez Castillo

1. INTRODUCCIÓN:

Los canales de riego dentro del distrito de mollepa-ta, no está muy desarrollado y a la misma vez son muy pocos los caseríos que se benefician por el recurso natural existente de la zona, teniendo un efecto inmediato en el bajo crecimiento de produc-ción referente a la agricultura. Por otro lado, los caseríos del distrito de Mollepata cuenta con una topografía y clima favorable para la agricultura, la época de lluvia es en los meses de diciembre, enero, febrero, marzo y abril. Cuenta con una población de 2748 habitantes, según el Instituto Nacional de Esta-dística (INEI, 2015). La mayoría de personas cuen-tan con un salario mínimo de 600 soles en función a las actividades de agricultura y de ganadería. Entre los productos que más siembran en la parte más alta del caserío de la yeguada- distrito de mollepata está el chocho, papa, trigo, cebada, lentejas, olluco, ocas y habas. En la parte más baja se encuentran produc-tos frutales y vegetales, tales como la palta, manza-na, lima, naranja, maíz, rocoto y alfalfa. En los últimos años la agricultura ha tenido un gran auge debido a las nuevas tecnologías que hoy en día se encuentra en el mercado disponible para el agricul-tor, tales como el empleo del riego tecnificado y la tecnología de maquinaria (tractores).A si mismo se podría decir que el mayor porcentaje de la agricultura en el distrito de mollepata es aun de manera tradicional, por lo cual aún se usan los animales como parte del equipo de producción, mientras tanto el otro porcentaje de agricultores están aplicando en los últimos años la nueva tecno-logía en la agricultura, teniendo en cuenta la aplica-ción de las nuevas tecnicas en la siembra y la cose-cha. Asi mismo para que la agricultura moderna sea totalmente eficiente durante el proceso de la produc-ción es necesario el aprovechamiento total del recurso hídrico del agua, pero por falta de obras

lineales la conducción del agua desde el punto de captación hasta el campo es ineficiente. Es por la misma razón que se planteó captar de las dos capta-ciones principales, que son tomadas del rio Huayoy y las quebradas (el purpuro, la soledad); esta obra de ingeniería es muy importante para los pobladores de mollepata ya que la producción de su agricultura y ganadería está en función del abastecimiento del agua, es por la misma razón que surge la necesidad de tener una obra lineal (canal de irrigación), lo cual es primordial para que la conducción sea adecuada y el gasto del recurso hídrico sea totalmente contrala-do.Para el diseño geométrico es necesario la obtención de información previa a través de estudios básicos que deben realizar, para situar un canal de riego sobre la superficie del área de estudio, como: el levantamiento topográfico, el estudio de mecánica de suelos y cantera, el estudio hidrológico y obras de arte y el estudio de impacto ambiental.En cuanto la topografía, Gámez (2015), Nos infor-ma que la topografía es muy importante en todos los campos de ingeniería, ya que permite tener una refe-rencia exacta del terreno que va ser estudiado y tambien nos indica la pendiente del terreno. La topo-grafía en obras de riego es muy importante ya que el agua en el riego de la agricultura es por diferentes métodos, los cuales pueden ser por: riego por asper-sión, superficial, subterráneo y por goteo. Por lo que es necesario tener un levantamiento completo de todo el canal y de todas las parcelas que van ser regadas. Asi mismo después de haber hecho el levantamiento topográfico el ingeniero encargado del diseño de la obra hidráulica tendrá todos los datos necesarios del terreno como es la pendiente. Curvas de nivel. Superficie del terreno y perfil del terreno.Uno de los documentos que nos da la pautas para realizar el estudio de suelos para canales es el

Diseño para el mejoramiento y ampliación del canal de irrigación entre los caseríos de Orocullay y Sector Alto de la Yeguada, distrito de Mollepata, provincia de Santiago de Chuco – La Libertad.

manual de mecánica de suelos (2012), Nos informa que el estudio de suelos en las obras hidráulicas es muy importante ya que permite tener características fundamentales del suelo, por lo que se tiene en cuenta que durante la construcción de una obra de ingeniería hidráulica se produce esfuerzos sobre el terreno, lo cual provoca una redistribución de esfuerzos y deformaciones sobre una determinada área en el terreno.Por otro lado, el estudio hidrológico es muy impor-tante en el diseño de un proyecto de riego, es por esta misma razón que se tiene en cuenta el docu-mento de fattorelli (2011), lo cual nos indica que el estudio hidrológico es una ciencia que involucra a los fenómenos naturales, es por esta misma razón que se busca identificar y cuantificar esos fenóme-nos, con el fin de aportar un estudio detallado para proyectos de ingeniería hidráulica. En cuanto a los estudios de impacto ambiental, Mar-tínez (2010), Nos informa que el estudio de impacto ambiental de un proyecto de construcción de obras civiles hoy en día es fundamental, ya que la necesi-dad lo amerita, siendo asi el caso que incorpora tantos estudios técnicos como científicos para deter-minar las repercusiones ambientales de un determi-nado proyecto. Tambien es importante la determina-ción de los costos y presupuestos de un proyecto, ya que se entiende como la cuantificación previa en valores monetarios que es necesario para realizar un proyecto u obra, tomando como base la experiencia en diferentes obras parecidas.

3. MATERIAL Y MÉTODO: En la presente investigación se realizó mediante un diseño no experimental – transversal, descriptivo simple. La población fue el área de influencia que abarca la zona de estudio para el desarrollo del diseño, mejoramiento y ampliación del canal de irrigación entre los caseríos de Orocullay y sector

alto de la yeguada, Distrito de mollepata, Provincia de Santiago de chuco – La Libertad.Para el desarrollo del diseño geométrico del canal de riego se establecieron las dimensiones que lo condi-cionan como: el levantamiento topográfico, para para determinar la altimetría, pendientes del terreno, perfil longitudinal, secciones transversales y volú-menes de movimiento de tierra; el estudio de mecá-nica de suelos, para determinar los tipos de suelos a lo largo del canal, especialmente para determinar el análisis granulométrico, peso específico, contenido de humedad, limite líquido, limite plástico y capaci-dad portante donde existe pase aéreos; el estudio hidrológico para conocer las precipitaciones, áreas de las cuencas y determinar el caudal de diseño del canal. También se realiza el estudio de impacto ambiental del proyecto, para determinar impactos negativos y positivos del proyecto.Técnicas e Instrumentos: las técnicas utilizadas son la observación a través del levantamiento topo-gráfico, aforo volumétrico, muestras de suelos, y estudios de impacto ambiental, para la recolección de los datos. Se utilizó también los siguientes instru-mentos para el levantamiento topográfico: GPS topográfico, estación total Topcon GPT-3200, trípo-de metálico, prismas, wincha de 35 m y una calcula-dora; Para el estudio de Mecánica de Suelos: recipientes, balanza, tamices, horno, espátulas; y fichas para el estudio de impacto ambiental.

3. RESULTADOS:

3.1 Estudio topográficoSe tuvo los siguientes resultados por la topografía según el área de estudio del proyecto, teniendo en cuenta principalmente la ubicación de los puntos de radiación fijos (BMS); lo que permitieron posterior-mente tener una base datos, lo cual fue llevado al programa civil 3d para ser procesado; es allí donde



se pudo hacer un trazo definitivo, donde se pudo observar un perfil longitudinal y así poder ubicar una caída vertical con un desnivel de 6 metros y también por lado se pudo ubicar una rápida con un desnivel de más 10 m.

3.2 Estudios de mecánica de suelos y cantera:

Resultados de los ensayos realizados a los suelos del área de proyecto y el material de cantera.

Cuadro 37: Resumen de Ensayos de suelos.

Cuadro 38. Resumen resultados de cantera.

3.3 Estudio hidrológico y obras arte:

En el siguiente cuadro se muestran resumen de los datos geomorfológicos de la cuenca, lo cual ayudan a determinar el diseño del caudal máximo.

Cuadro 44. Resumen de parámetros geomorfológi-cos de la cuenca huayoy.



3.4 Diseño Geométrico del canal de riego:En el presente proyecto se tuvo en cuenta cuatro captaciones de barraje lateral o barraje fijo, por lo cual fue necesario diseñar cuatro desarenadores en función al canal derivación que se calculó, por otro lado, cabe señalar que el cálculo hidráulico de los desarenadores es esencial, por la misma razón que se tiene en cuenta la decantación de una parte de las partículas sólidas y por otra parte se buscó disminuir el grado de turbulencia. Asi mismo cabe resaltar que la ubicación de los desarenadores es en las siguien-tes cotas: En la primera captación que se encuentra en la cota 3678.38 msnm, en la segunda captación que se encuentra en la cota 3843.23 msnm, en la tercera captación que se encuentra en la cota 3636.83 msnm y la cuarta captación que se encuen-tra en la cota 3615.14 msnm. Por otro lado, el canal principal es de sección rectangular con dimensiones de 0.60 m de ancho por 0.55 metros de alto, este

canal permitirá la conducción de 450 litros por segundo, lo cual beneficiará a 230.70 néctares del distrito de mollepata teniendo un crecimiento económico en los primeros años del proyecto.

3.5. Estudio de impacto ambientalEl estudio ha sido planteado y desarrollado para el área de influencia ambiental del proyecto, el cual comprende la franja del desarrollo de la línea de conducción, poniendo énfasis en la evaluación del impacto ambiental durante la etapa preliminar, de construcción y operación; es por la misma razón que se propone la propuesta de la implementación de medidas que permitan contrarrestar principalmente los efectos del impacto negativo y posteriormente reforzar el impacto positivo en el proyecto de riego del distrito de Mollepata.

3.6. Análisis de costos y presupuestosEl presupuesto del proyecto fue procesado en el programa S10 presupuestos 2005, su resultado muestra un costo directo de S/. 3,918,730.24

Costo Directo : S/. 3,918,730.24Gastos Generales (10%): S/. 391,873.02Utilidad (05%) : S/. 195,936.51 --------------------------------Sub Total : S/. 4,506,539.77Impuesto (IGV 18%) : S/. 811177.1586 ====================Presupuesto Total : S/. 5,317,716.93

Son: (Cinco millones trecientos diciete mil setecien-tos dieciséis y 93/100 nuevos soles).

4. DISCUSIÓN

La zona de estudio cuenta con una topografía semi ondulada, teniendo unos tramos accidentados, con una pendiente promedio de 13 %, asi mismo cabe



señalar que existe un canal revestido de concreto armado, pero con una deficiencia en la captación, es por la misma razón que se optó por un nuevo diseño de captación incluido su desarenador. En cuanto a la clasificación del estudio de suelos (EMS -5 calica-tas) permitió determinar que el tipo de suelo predo-minante según la clasificación de SUCS, es una arena arcillosa con grava, la clasificación AASHTO Material limo arcilloso. Suelo arcilloso. Pobre a malo como subgrado. Con un 63.48% de finos. Asi mismo se hizo calicatas en el paseo aéreo y en la captación N° 1. En cuanto al estudio hidrológico nos permitió, determinar la frecuencia de riego y la cantidad de agua que debe suministrarse en cada aplicación, dependiendo del tipo de cultivo, clima y de la fase de crecimiento. El éxito o fracaso de los proyectos de riego depende del acierto o desacierto de la evaluación hidrológica de las fuentes de abas-tecimiento. Asi mismo cabe señalar que la disponi-bilidad de agua para el canal de vizcachas añilbam-ba, está supeditada a las descargas del rio huayoy siendo la fuente principal, posteriormente las descargas secundarias son las Quebrada purpuro y la soledad, siendo compatibles con las necesidades hídricas que impone la cédula de cultivo del proyec-to. De otro lado, permitió determinar los caudales máximos y mínimos indispensables para el diseño de la obra lineal. Por otro lado, en el diseño geomé-trico del canal de riego se optó tener en cuenta el diseño de una captación de tipo de barraje fijo convencional, para levantar el tirante frente al canal derivación en los tiempos de estiaje y así poder lograr que el agua almacenada ingrese al canal, para posteriormente ser conducida al sitio de consumo. Después de haber analizado el costo que demanda-ría la construcción de un barraje fijo totalmente hecho de concreto armado generaría un sobrecosto, ya que en el presente proyecto se tiene en cuenta 4 captaciones que alimentan al canal principal, es por

la misma razón que se optó un diseño mixto de concreto armado con mampostería. También cabe indicar que el diseño del canal principal se tomó en cuenta el criterio de diseñar una sección de máxima eficiencia hidráulica, teniendo como objetivo tener un área mojada mínima, lo que significa que debe transportar un determinado caudal teniendo en cuenta la rugosidad, pendiente, y una forma geomé-trica especificada. Por otro lado, al tener un diseño por máxima eficiencia hidráulica permite minimizar las áreas y volúmenes de excavación. Finalmente se pudo obtener un área de sección rectangular de 0.60mx0.55m, lo cual conducirá un caudal de 450 litros por segundo.

Todo lo mencionado antes se realizó acorde al diseño y parámetros establecidos por el manual de la Autoridad Nacional del Agua (ANA,2017) y normas complementarias. De igual modo, en lo que respecta al diseño geométrico del canal de riego los resulta-dos obtenidos por la Municipalidad distrital de Mollepata (2008) en el que se diseñó algunos pases aéreos de concreto armado, lo cual permitió la libre conducción a través de un canal revestido en el primer tramo del 00+000 km hasta 01+384 km y posteriormente en el presente proyecto se diseñó un nuevo pase aéreo, para así poder permitir la unión de los tres caudales derivados de la captaciones N°1, N°2 Y N°3. Posteriormente teniendo un canal prin-cipal de 0.60 m de ancho por 0.55 de alto y un borde libre de 0.50 m permitirá la conducción de un caudal de 450 litros que beneficiara a 230.79 hectáreas del distrito de Mollepata.

Sin embargo cabe resaltar que el estudio del impacto ambiental del proyecto se realizó a través de la iden-tificación de los impactos ambientales negativos en las fases del proyecto con una matriz de causa- efecto de Leopold, para determinar los de mayor magnitud e importancia que modifican las caracte-



características del medio susceptible a alterarse, y que sirvieron para realizar los planes de mitigación, contingencias y cierre del proyecto. Se tuvo como resultado que en la etapa de construcción se daban mayores impactos negativos que se mitigarían con el término del proyecto generando impactos positi-vos.

5. CONCLUSIONES:

- Se realizó el estudio y elaboración del proyecto “Diseño para el mejoramiento y ampliación del canal de irrigación entre los caseríos de Orocullay y sector alto de la yeguada, distrito de Mollepata, provincia de Santiago de chuco – La Libertad”, el cual luego de su ejecución cubrirá la demanda requerida por el sistema de riego, beneficiando 230.79 hectáreas de cultivo.

- Se realizó el levantamiento topográfico en las captaciones, canal existente, línea de conducción, pases aéreos y por último en todo el tramo del canal nuevo, teniendo en cuenta las pendientes, asi mismo cabe señalar que se identificó que la zona de estudio cuenta con una topografía semi ondulada.

- Se realizó el estudio de mecánica de suelos (EMS – 5 calicatas) de la zona de estudio, lo cual permitió determinar que el tipo de suelo predominante según la clasificación SUCS, grava mal graduada con arena, clasificación AASHTO, Material granular. Fragmentos de roca, grava y arena. Excelente a bueno como subgrado. Con un 3.32% de finos, en el contenido de humedad se pudo apreciar que es de 1.75 % promedio en las calicatas del canal principal, lo cual significa que es un terreno seco y en el pase aéreo se tuvo como resultado una capacidad portan-te para una cimentación corrida de 1.72 kg/cm2

- El estudio hidrológico permitió tener en cuenta la fuente de abastecimiento del recurso hídrico “el rio

huayoy”, la quebrada purpuro y la quebrada la sole-dad. Asi mismo cabe señalar que después de haber hechos los cálculos necesarios a través de fórmulas empericas, teniendo como datos el área de la cuenca, pendiente del cauce principal. Intensidad y coefi-ciente escorrentía se determinó el caudal máximo de diseño que es 28.81 m3/s

- Los estudios hidráulicos y estructurales, nos permitieron proyectar el dimensionamiento adecua-do para las obras de arte como: 4 captaciones tipo barraje fijo, una línea de conducción de 1753 m, desarenadores, camaras de rompe presión, cámaras de inspección y finalmente se pudo diseñar el canal principal por máxima eficiencia hidráulica, teniendo como resultado una sección de 0.60 x 0.55, para asi conducir un caudal de 450 litros por segundo, asi mismo el diseño se complementó con 3 caídas verti-cales en donde existe desniveles de 2 a 5 metros.

- En el Estudio de Impacto Ambiental, se ha deter-minado que los impactos ambientales que se susci-ten, no implicarán una limitación ni una restricción importante para la ejecución del proyecto. “Diseño para el mejoramiento y ampliación del canal de irrigación entre los caseríos de Orocullay y sector alto de la yeguada, distrito de Mollepata, provincia de Santiago de chuco – La Libertad” Por lo tanto, se concluye que el estudio sea ambientalmente viable, siempre y cuando se implementen de manera adecuada las medidas correctivas y/o control esta-blecidas en el Plan de Manejo Socio Ambiental.

- El análisis del presupuesto de las infraestructuras de riego del canal vizcachas añilbamba, nos permi-tió obtener el presupuesto del canal revestido con concreto por un monto de S/ S/. 5,317,716.93 (Cinco millones trecientos diciete mil setecientos dieciséis y 93/100 nuevos soles).



6. AGRADECIMIENTOS:

Agradezco a la ASOCIACION DE RIEGO DE SANTIAGO DE CHUCO – MARGEN DERECHA por su apoyo cuando visité la zona donde realicé mi proyecto de tesis.Un agradecimiento especial a mi asesor el Ing. Humberto del castillo Chávez, por guiarme en la elaboración de este proyecto, por aconsejarme en mi diseño para hacerlo correctamente y resolver todas mis dudas.También agradezco a mi madre Carmela celmira castillo Rodriguez y mi tía que igualmente es como una madre para mi Julia Lucila castillo Rodriguez, quienes contribuyeron con mi formación profesio-nal

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